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1、热点专题突破系列（四）同位素标记法的应用【三年考情分析】在近几年的高考试题中,同位素标记法多有涉及。试题的内容多与经典生物学实验联系,有时也设置新情境来进行命题,考查内容涉及细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向以及细胞的结构和功能,化学物质的变化、反应机理等。对近三年高考分析如下：考查点具体内容近三年考情统计化学元素的转移途径光合作用产生的O2来自水、暗反应中碳的去向、细胞呼吸过程中的物质转移2012北京T29生理过程及发生场所分泌蛋白的分泌过程、DNA的半保留复制2012山东T5、T24化合物的作用噬菌体侵染细菌实验2011浙江T31【分类突
2、破通关】类型一元素的转移途径通关典例(2014·宝鸡模拟)同位素的发现为探明许多生命的奥秘起了很重要的作用。(1)用18O标记二氧化碳,使其参与光合作用,再经有氧呼吸,则18O转移的途径是( )(2)如果用含15N的蛋白质饲料饲养体内不含15N的大白鼠,较长一段时间后,从大白鼠的组织中分离出下列物质,其中含有15N的是(多选)( )A.脂肪酸 B.淀粉酶 C.肌糖原 D.生长激素(3)植物光合作用产生的O2来自H2O,还是来自CO2?请写出简单实验思路证明你的结论。_______________________________________
3、_________________________________________________________________。【解题指南】解答本题需注意以下两点：(1)识记CO2中氧的转移途径：CO2→(CH2O)→CO2。(2)知道哪些化合物含有N元素,如氨基酸、蛋白质、核苷酸、核酸、ATP等。【解析】(1)二氧化碳在光合作用中参与暗反应，生成有机物(CH2O)，有机物(葡萄糖)又在细胞呼吸中首先分解成丙酮酸，丙酮酸在有氧呼吸第二阶段分解成CO2，所以二氧化碳中18O的转移途径是：C18O2→(CH218O)→C18O2。(2)淀粉酶和生长激素
4、是蛋白质类化合物，含有N元素。(3)本小题的实验设计可用同位素标记法。分别将用同位素18O标记的H218O和C18O2提供给两组植物进行光合作用实验，分析两组植物光合作用释放的氧气，18O2仅在提供H218O的那组植物中产生，即可证明光合作用产生的O2来自H2O。答案：(1)B(2)B、D(3)来自H2O。分别将C18O2和H218O提供给两组植物，分析两组植物光合作用释放的氧气，18O2仅在提供H218O的那组植物中产生，即可证明上述结论【通关锦囊】化学元素转移途径的实例分析1.光合作用产物中O元素的来源：(1)若用18O标记的H218O和未标记的C
5、O2一起做实验,结果产生的氧气全是18O2。(2)若用18O标记的C18O2和未标记的H2O一起做实验,结果产生的氧气全是16O2。(3)结论：光合作用过程中O2中的O全部来自H2O。2.暗反应过程中C元素的去向：(1)标记方法：用14C标记CO2中的C。(2)转移途径：随着14CO2的固定,14C首先出现在C3中,然后C3被还原,14C进入C5和(CH2O)中。3.研究细胞呼吸过程中物质的转移途径：(1)用18O标记氧气(18O2)，生成的水全部有放射性，生成的二氧化碳全部无放射性，即18O2→H218O。(2)用18O标记葡萄糖(C6H1218O6
6、)，生成的二氧化碳全部有放射性，生成的水全部无放射性，即C6H1218O6→C18O2。【通关特训】(2014·汕头模拟)科学家利用同位素标记法搞清了许多化学反应的详细过程。下列说法正确的是( )A.用15N标记核苷酸搞清了分裂期染色体形态和数目的变化规律B.用18O标记H2O和CO2有力地证明了CO2是光合作用的原料C.用14C标记CO2最终探明了CO2中碳元素在光合作用中的转移途径D.用35S标记噬菌体的DNA并以此侵染细菌证明了DNA是遗传物质【解析】选C。用15N标记核苷酸只能搞清核苷酸(或DNA)的数量变化规律;用18O标记H2O和CO2可
7、证明光合作用释放的氧全部来自水;用32P标记噬菌体的DNA,用35S标记噬菌体的蛋白质,才能证明DNA是遗传物质。【加固训练】(2014·南京模拟)光合作用是地球上最重要的化学反应。同位素标记法的引入,为探寻和建立光合作用的化学反应过程,做出了巨大的贡献。(1)1941年,鲁宾用同位素标记法追踪光合作用中O2的来源。鲁宾用H218O和普通的CO2进行小球藻光合作用实验①(见图A),结果放出的O2具有放射性。若用C18O2和普通的H2O进行光合作用实验②(见图B),结果产生的O2不具有放射性。综合实验①②,可获得的结论是。(2)美国科学家卡尔文用同位素标
8、记法来追踪CO2是如何转变成碳水化合物的。①卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2,光照一定时间(
